Начиная с этой стадии и до конца разработки конструкции, расчет и конструирование ведутся параллельно.
Главные размеры детали (для гаек – высота и диаметр резьбы) берут из расчета. Форму детали и основные ее размеры определяют путем прочерчивания по конструктивным, технологическим и эстетическим соображениям. Широко используют также аналогии с существующими конструкциями. Затем, как заключительный этап проектирования, проводят проверочный расчет на прочность опасных сечений детали. Такая последовательность проектирования деталей является обычной для конструкторской практики.
Конструктивные соображения, принимаемые во внимание при выборе формы и размеров детали, учитывают уменьшение изгибающих моментов, возможность общей компоновки узла, возможность присоединения деталей друг к другу и т. п.
Технологические соображения учитывают возможность наиболее простого изготовления детали.
Подробнее конструктивные технологические соображения изложены в гл. 2.
По эстетическим соображениям деталь должна иметь красивую форму и гармоничные соотношения размеров не в ущерб технологичности изготовления.
Основные размеры деталей, найденные путём прочерчивания или из каких-либо других соображений, должны быть округлены по ГОСТ 6636-69 на линейные размеры. Округление размеров деталей делают для облегчения их изготовления и контроля, так как оно сокращает номенклатуру режущих, деформирующих и измерительных инструментов.
Чтобы получить удачную, совершенную конструкцию, в нее надо вводить все то положительное, что есть в ранее созданных образцах. Образцы существующих конструкций можно найти в атласах конструкций [2]. Большое количество конструктивных схем винтовых механизмов имеется в приложении к данному пособию.
Наибольшее распространение в винтовых механизмах имеют круглые гайки-вкладыши с буртиком (рис. 1.5 а) и без буртика (рис. 1.5 б).
Гайки с буртиком предпочтительны в тех случаях, когда винт работает на сжатие. Такая рекомендация обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по виткам гайки.
Буртик гайки проверяют на срез и изгиб, так как он работает подобно витку резьбы. В качестве нагрузки на буртик берется расчетная нагрузка на винтовую пару.
a) |
FB |
г) |
в) |
FB |
FB |
б) |
Рис. 1.5. Конструкция гаек винтовых механизмов: а, б – гайки-вкладыши, в – гайка-поперечина, г – гайка шестигранная |
Торцовые поверхности этих гаек (на рис. не показаны) имеют форму кольца и проверяются на смятие:
sсм = Fсм / Асм = 4 FВ / p (D2 – D12) £ [ sсм ], (1.12)
где D и D1 – соответственно наружный и внутренний диаметры торцовой поверхности.
Поперечное сечение тела гайки-вкладыша, имеющее форму кольца, проверяется на растяжение с кручением или сжатие с кручением.
Гайка с цапфами (рис. 1.5в) выполняется в виде стального корпуса для бронзовой или чугунной гаек-вкладышей, либо делается целиком из бронзы. В любом случае цапфы проверяют:
на смятие
sсм = Fсм / Асм усл = Fв /2 dц lц £[ sсм ]; (1.13)
изгиб
sи = Mи / W = Fв lц / 4 × 0,1 dц3 £ [ sи ]; (1.14)
срез
tср = FВ / Аср = 4 FВ / p dц2 £ [ tср ]. (1.15)
В поперечном сечении гайка проверяется на изгиб как двухопорная балка, нагруженная силой посредине пролёта:
sи = Mи / W = 6 FВ ∙ l / 4(B - d)∙ H2 £ [ sи ]. (1.16)
Иногда в механизмах применяют шестигранные гайки (рис.1.5 г) по соответствующим стандартам без расчета.